EP1277998A1 - Sicherheitsventil - Google Patents

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EP1277998A1
EP1277998A1 EP02016256A EP02016256A EP1277998A1 EP 1277998 A1 EP1277998 A1 EP 1277998A1 EP 02016256 A EP02016256 A EP 02016256A EP 02016256 A EP02016256 A EP 02016256A EP 1277998 A1 EP1277998 A1 EP 1277998A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
section
insert
valve seat
control valve
Prior art date
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Application number
EP02016256A
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English (en)
French (fr)
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EP1277998B1 (de
Inventor
Wolfgang Landmann
Dirk Bretthauer
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A Kayser Automotive Systems GmbH
Original Assignee
A Kayser Automotive Systems GmbH
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Publication date
Application filed by A Kayser Automotive Systems GmbH filed Critical A Kayser Automotive Systems GmbH
Publication of EP1277998A1 publication Critical patent/EP1277998A1/de
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Publication of EP1277998B1 publication Critical patent/EP1277998B1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0446Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces
    • F16K17/0453Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces the member being a diaphragm
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/08Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with special arrangements for providing a large discharge passage
    • F16K17/087Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with special arrangements for providing a large discharge passage with bellows

Definitions

  • the invention relates to a control valve, in particular in the form of a Diverter valve to remove one on one side of the control valve resulting overpressure, as described in claim 1.
  • the inlet and Outlet side of the valve often sealing devices made of elastic material used.
  • the elastic material can be made of a membrane, for example consist.
  • the elastic sealing element lies in the closed state sealing on a valve seat and is designed so that it to open the Valve can be moved away from the valve seat. For example, if one on the Existing overpressure through the valve to the inlet side of the valve The outlet side of the valve must be discharged, the membrane must move away from the valve seat move away, causing a flow between the valve seat and diaphragm comes.
  • the control valve has a valve insert, which over a first Stretch the opening movement of the valve the immediate start of itself preventing flow, but at least only one flow in one such small shape allows a "kick back" of the elastic Sealing element to the valve seat can be prevented.
  • This is the Valve insert - as well as the elastic sealing element - as on the valve seat formed at least partially acting additional sealing device.
  • the elastic sealing element can initially move away, that is, in be brought into an open state without immediately resulting in a strong flow in the area of the valve seat.
  • the valve insert that with is connected to the elastic sealing element can preferably so be designed so that an adjustment of a flow is even complete is prevented.
  • the sealing Effect of the valve insert allows a initially lower flow
  • the Vacuum conditions are such that the elastic sealing device, even if it is only moved a little away from the valve seat, never open this can be withdrawn by the vacuum.
  • the materials used must be elastic Sealing element only over a short or a correspondingly longer stroke be moved away before a full flow, i.e. the real one
  • the control valve is opened.
  • shoots itself at the first one which acts as an additional sealing device Section of the valve insert a section that defines the flow path or cross-section releases and as a guide of the valve seat or the Sealing device is used. This ensures that the area between the elastic sealing element and the valve seat after release of the flow path setting negative pressure it can no longer cause that the elastic sealing element in any position spaced from the valve seat can be withdrawn again.
  • a valve with two is created different functions for regulating a flow, namely a Gate valve combined with a diaphragm valve.
  • the one is the additional one Sealing device forming first section of the valve insert with a, itself edge region extending in the direction of the longitudinal axis of the valve insert educated.
  • the edge area which in turn, among other things. depending on Sizes and pressure ratios, over a shorter or longer range can extend, is either on the valve seat to a self-adjusting To prevent flow completely at first, or to be slightly distant from it, to allow a flow at least only to a small extent.
  • valve insert can expediently have a circular cross section be what regarding the desired sealing effect between the valve insert and the valve seat is an advantage. Allowing a low flow can for example by an annular gap between the valve seat and Marginal area are made possible.
  • the first section of the Valve insert as a hollow cylindrical annulus, what with regard to production and elasticity in the area of the first section and is advantageous in terms of material savings.
  • the Extension in the direction of the longitudinal axis of the valve insert is less than that of the first section.
  • This further circular ring can preferably be used as Support for an area of the elastic connected to the valve insert Sealing element serve and in particular increases the stability of the Valve insert.
  • the second section of the valve insert as extending in the direction of the longitudinal axis of the valve insert, spaced webs or arms formed.
  • Such Confirguration of the second section serves once the valve insert continue to be used as a guide element for the sealing device and on the other hand to enable the flow cross-section, at least partially to release. For reasons of stability, three or more bridges available.
  • the distance between the webs is advantageous in their Seen longitudinal axis direction, different, preferably in the area of First section less than in the area towards the free ends of the webs.
  • a first area in which the valve insert is moved so far that a flow between the webs can adjust itself in this way be that at the beginning a lower flow because of the reduced Flow cross-section sets as in the further opening course, i.e. at the move the valve insert further away, because in this area the distances become larger between the webs and thus allow a larger flow.
  • the webs are expediently preferably at their free ends extending in the direction of the valve seat and abutting it Cantilevers.
  • the contact surface between the valve insert and the corresponding area of the valve seat is thus reduced, which the reducing friction between the webs and the valve seat.
  • the free ends of the webs can have a circular ring adjacent to the valve seat must be connected to each other for stability the webs are raised and the guidance of the valve insert in the valve seat improved.
  • the material of the first section of the valve insert can advantageously be made of another material, preferably an elastic material than the material of the second section. This can be especially true of Be an advantage if a complete or very high sealing effect between the Valve insert and the valve seat is desired. But it can also be complete are sufficient, the entire valve set made of the same material, for example Plastic.
  • valve insert described above with its corresponding Refinements are preferably used in a control valve, especially a shut-off or diverter valve.
  • the preferred embodiment according to FIG. 1 is a Diverter valve, which is installed, for example, in the turbocharger air circuit can be.
  • the control valve is on the pressure side, i.e. between arranged the exhaust gas turbocharger and the throttle valve and creates a Connection to the unpressurized side in front of the exhaust gas turbocharger.
  • the shown Diverter valve has the task of the pressure behind the Turbocharger builds up to the throttle valve in the event of overrun, i.e. at Reduction of the engine speed, as is the case, for example, when disengaging is to dismantle.
  • the diverter valve opens and directs it Overpressure between the turbocharger and throttle valve in the before Turbocharger arranged clean air duct back, creating a short-term Pressure equalization between the side in front of the turbocharger and behind the turbocharger arises.
  • the intended use of such a diverter valve described above is basically known. 1 is now the inventive preferred embodiment of such a diverter valve as an example to be discribed.
  • the control valve serving as a diverter valve an inlet port 2 and an outlet port 4.
  • a sealing device is arranged, the one in itself known structure.
  • the sealing device consists of a elastic sealing element in the form of a membrane 6, which on a Membrane sensor 8 is arranged.
  • the membrane 6 has a sealing edge 10 on the valve seat 12 in the closed position of the valve rests.
  • the valve seat 12 is a continuation of the outlet port 4 formed and has a circular cross section. As a result, too the sealing edge 10 of the membrane 6 is formed in a circular ring.
  • the membrane 6 Above the Membrane 6 and thus facing away from the outlet port 4, the membrane 6 is with a coil spring 14 is applied, the coil spring 14 with the one end rests on the diaphragm sensor 8 and the other end in a valve housing cover 16. The force of the coil spring 14 presses the Membrane 6 over the membrane receiver 8 with its sealing edge 10 on the Valve seat 12.
  • a nozzle 18 To control the opening movement of the sealing device In the housing cover, a nozzle 18 is arranged, to which a vacuum source can be connected. As soon as a negative pressure in that of the membrane and the area enclosed by the housing cover, the Sealing device and thus the membrane 6 against the force of Coil spring 14 can be moved away from valve seat 12 to make a passage to allow between the inlet port 2 and the outlet port 4.
  • a valve insert 20 is provided for guiding the sealing device itself in the tubular connection piece 22 of the outlet piece 4 trained valve seat 12 is supported on its inner wall in some areas.
  • the Valve insert 20 is with the membrane 6 and the membrane receiver 8 via a Rivets 24 connected.
  • the rivet 24 is in the area between one end and the diaphragm sensor 8, a valve disk 26 in the diaphragm sensor 8 arranged and at the other free end of the rivet 24 is a Additional weight 28 formed part, which in the inner region of the Valve insert 20 is mounted.
  • the Valve plate 26, the membrane receiver 8, the membrane 6 and also the Valve insert 20 has a corresponding recess.
  • the valve insert 20 consists of a first, facing the membrane 6 Section in the form of a ring-shaped edge region 30 which with its outer circumference can abut the inner circumference of the connecting piece 22 or is slightly spaced from this - forming an annular gap.
  • the edge region 30 is designed so that it does not only if the membrane 6 is on the valve seat 12, sealing or partially sealed on the inside of the neck 22, but even if the membrane 6 or the sealing edge 10 of the membrane 6 has moved away from the valve seat 12 against the force of the coil spring 14. First after the sealing edge 10 has moved a certain distance from the valve seat 12 has removed, the outer circumference of the edge region 30 also occurs Valve insert 20 out of the inner wall of the neck 22 and there thus the space that arises between the arms 34 as Flow cross section free.
  • valve insert 20 prevents it from occurring immediately after moving the sealing edge 10 away from the valve seat 12, a flow adjusts the resulting vacuum conditions between the valve seat 12 and the sealing edge 10 of the membrane 6 kick back of the sealing edge 10 of the membrane 6 could cause on the valve seat. As a result, unwanted noises are created by kicking back the Sealing edge 10 of the membrane 6 in the initial opening state of the Control valve prevented.
  • Fig. 2 shows a special embodiment of the valve insert 20, which in this case has four arms 34, which are also at their free ends Overhangs 36, as described in Fig. 1, are provided.
  • the edge area 30, which forms the first section of the valve insert 20, directly adjoins the the free arms 34 forming the second section.
  • Fig. 1 is described in the interior of the sealing edge 30 as a circular ring 32 trained section arranged in the middle of an opening for passage the rivet 24 or part of the weight 28.
  • the second Section of the valve insert 20 forming arms 34 are in cross section narrower than the cross section or the ring circle thickness of the as hollow Ring circular cylinder trained and generating the additional seal Edge area 30. The distances between the individual arms 34 are in the The embodiment shown in Fig.
  • FIG. 3a and 3b show a further preferred embodiment of the Valve insert 20, only three arms 34 in this exemplary embodiment are present, which also have no overhangs, but in the area their free ends together via an uninterrupted circular ring 38 are connected. While the in Figs. 1 and 2 arms 34 only with their cantilevers 36 rest against the inside of the connecting piece 22 the arms in Figs. 3a and 3b formed so that they are in line with the Edge area 30 are located, which also applies to the outer edge area of the annulus 38 applies. The outer surfaces of the edge region 30, the arms 34, thus stand and the circular ring 34 in contact with the inner circumference of the connecting piece 22nd and thus serve as a guide.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere zum Abbau eines auf einer Seite des Ventils anstehenden Überdrucks, mit einem Ventilgehäuse, welches wenigstens eine Einlaß 2 und wenigstens eine Auslaßöffnung 4 aufweist, einer Dichtungseinrichtung mit einem elastischen Dichtungselement, insbesondere in Form einer Membran 6, die in einer Stellung auf einem Ventilsitz 12 dichtend zwischen Einlaß - 2 und Auslaßöffnung 4 angeordnet ist und die gegen eine auf sie wirkende Kraft 14 vom Ventilsitz 12 weg bewegbar ausgebildet ist, und einem mit der Dichtungseinrichtung 6 verbundenen und als Führungselement für die Dichtungseinrichtung 6 dienenden Ventileinsatz 20, welcher in einem ersten Abschnitt 30 im Bereich des Ventilsitzes 12 als zusätzliche, vollständige oder teilweise Dichtungseinrichtung ausgebildet ist und in einem zweiten Abschnitt 34, 36 lediglich teilweise am Ventilsitz anliegt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere in Form eines Schubumluftventils zum Abbau eines auf einer Seite des Steuerventils entstehenden Überdrucks, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist.
Bei Steuerventilen werden zum dichtenden Verschließen der Einlaß- und Auslaßseite des Ventils häufig Dichteinrichtungen aus elastischem Material eingesetzt. Das elastische Material kann dazu beispielsweise aus einer Membran bestehen. Im geschlossenen Zustand liegt dabei das elastische Dichtungselement dichtend auf einem Ventilsitz an und ist so ausgebildet, daß es zum Öffnen des Ventils vom Ventilsitz wegbewegt werden kann. Soll beispielsweise ein auf der Einlaßseite des Ventils anstehender Überdruck durch das Ventil hindurch zur Auslaßseite des Ventils abgeführt werden, muß sich die Membran vom Ventilsitz wegbewegen, wodurch es zu einer Strömung zwischen Ventilsitz und Membran kommt.
Es wurde festgestellt, daß sich beim Öffnen des Ventils Geräusche ergeben. Die Geräusche entstehen durch die im Bereich zwischen der Membran und dem Ventilsitz sich ergebenden Bernoulli-Strömung und die daraus entstehenden Unterdruckverhältnisse. Der Unterdruck bewirkt dabei, daß das elastische Dichtungselement, also beispielsweise die Membran, zum Ventilsitz hin zurückgezogen wird und das Ventil - trotz Öffnungsstellung - wieder kurzzeitig verschließt. Dieser Vorgang des sich wieder kurzzeitigen Verschließens mit anschließendem kurzfristigen Öffnen des Ventils erfolgt am Beginn des Öffnens des Ventils und erzeugt die zuvor erwähnten Geräusche.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerventil vorzugschlagen, bei welchem eine Geräuschbildung des Ventils beim Öffnungsvorgang verhindert Die Aufgabe wird mit einem Steuerventil gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Um zu verhindern, daß sich das Ventil zu Beginn des Öffnungszustandes wieder verschließt, weist das Steuerventil einen Ventileinsatz auf, der über eine erste Strecke der Öffnungsbewegung des Ventils den unmittelbaren Beginn einer sich einstellenden Strömung verhindert, zumindest jedoch nur eine Strömung in einer solch geringen Form zuläßt, daß ein "Zurückschlagen" des elastischen Dichtungselementes zum Ventilsitz hin verhindert werden kann. Dazu ist der Ventileinsatz - sowie auch das elastische Dichtungselement - als am Ventilsitz zumindest teilweise wirkende zusätzliche Dichtungseinrichtung ausgebildet. In der Folge kann sich das elastische Dichtungselement zunächst wegbewegen, also in einen Öffnungszustand gebracht werden, ohne daß es dabei sofort zu einer starken Strömung im Bereich des Ventilsitzes kommt. Der Ventileinsatz, der mit dem elastischen Dichtungselement verbunden ist, kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, daß ein sich Einstellen einer Strömung sogar vollständig verhindert wird. Es kann aber auch zugelassen werden, daß die dichtende Wirkung des Ventileinsatzes eine zunächst geringere Strömung zuläßt, deren Unterdruckverhältnisse dergestalt sind, daß die elastische Dichtungseinrichtung, selbst wenn sie nur ein wenig vom Ventilsitz wegbewegt wird, keinesfalls auf diesen durch den Unterdruck zurückgezogen werden kann. Abhängig von den Dimensionen des betreffenden Steuerventils und der anstehenden Druckverhältnisse sowie der verwendeten Materialien muß dabei das elastische Dichtungselement nur über einen kurzen oder einen entsprechend längeren Hub wegbewegt werden, bevor eine vollständige Strömung, also das eigentliche Öffnen des Steuerventils erfolgt. Um das Öffnen des Steuerventils zuzulassen, schießt sich dabei an den als zusätzliche Dichteinrichtung wirkenden ersten Abschnitt des Ventileinsatzes ein Abschnitt an, der den Strömungsweg bzw. - querschnitt freigibt und als Führung des Ventilsitzes bzw. der Dichtungseinrichtung dient. Somit ist sichergestellt, daß der sich im Bereich zwischen dem elastischen Dichtungselement und dem Ventilsitz nach Freigabe des Strömungsweges einstellende Unterdruck es nicht mehr bewirken kann, daß das elastische Dichtungselement in jeder vom Ventilsitz beabstandeten Stellung wieder auf diesen zurückgezogen werden kann.
Mit dem vorgeschlagenen Ventileinsatz entsteht ein Ventil mit zwei unterschiedlichen Funktionen zur Regulierung einer Strömung, nämlich ein Schieberventil kombiniert mit einem Membranventil.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der, die zusätzliche Dichtungseinrichtung bildende erste Abschnitt des Ventileinsatzes mit einem, sich in Richtung der Längsachse des Ventileinsatzes erstreckenden, Randbereich ausgebildet. Der Randbereich, der sich dabei, wiederum u.a. abhängig von Baugrößen und Druckverhältnissen, über einen kürzeren oder längeren Bereich erstrecken kann, liegt dabei entweder am Ventilsitz an, um eine sich einstellende Strömung zunächst ganz zu verhindern oder ist von diesem gering beabstandet, um eine Strömung zumindest nur in einem geringen Maß zuzulassen.
Zweckmäßigerweise kann der Ventileinsatz im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein, was hinsichtlich der angestrebten Dichtwirkung zwischen dem Ventileinsatz und dem Ventilsitz von Vorteil ist. Das Zulassen einer geringen Strömung kann beispielsweise durch einen ringförmigen Spalt zwischen Ventilsitz und Randbereich ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann dabei der erste Abschnitt des Ventileinsatzes als hohlzylinderförmiger Kreisring ausgebildet sein, was hinsichtlich Herstellung und Elastizität im Bereich des ersten Abschnittes sowie hinsichtlich einer Materialersparnis vorteilhaft ist.
Zweckmäßigerweise kann am freien Ende des ersten Abschnittes des Ventileinsatzes, welcher dem elastischen Dichtungselement zugewandt ist, ein sich radial nach innen erstreckender weiterer Kreisring angeordnet sein, dessen Erstreckung in Richtung der Längsachse des Ventileinsatzes geringer ist als die des ersten Abschnittes. Dieser weitere Kreisring kann dabei vorzugsweise als Auflage für einen Bereich des mit dem Ventileinsatz verbundenen elastischen Dichtungselementes dienen und erhöht insbesondere die Stabilität des Ventileinsatzes.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Abschnitt des Ventileinsatzes als sich in Richtung der Längsachse des Ventileinsatzes erstreckende, voneinander beabstandeten Stege bzw. Arme ausgebildet. Eine solche Konfirguration des zweiten Abschnittes dient einmal dazu, den Ventileinsatz weiterhin als Führungselement für die Dichtungseinrichtung verwenden zu können und es andererseits zu ermöglichen, den Strömungsquerschnitt, zumindest teilweise, freizugeben. Aus Stabilitätsgründen sind dabei vorzugsweise drei oder mehr Stege vorhanden.
Vorteilhafterweise ist der Abstand zwischen den Stegen, in deren Längsachsenrichtung gesehen, unterschiedlich, vorzugsweise im Bereich des ersten Abschnittes geringer als in dem Bereich hin zu den freien Enden der Stege. In einem ersten Bereich, in welchem der Ventileinsatz soweit weg bewegt ist, daß sich eine Strömung zwischen den Stegen einstellen kann, kann diese so reguliert werden, daß sich zu Beginn eine geringere Strömung wegen des verringerten Strömungsquerschnittes einstellt als im weiteren Öffnungsverlauf, d.h. beim weiteren Wegbewegen des Ventileinsatzes, da in diesem Bereich die Abstände zwischen den Stegen größer werden und somit eine größere Strömung zulassen.
Zweckmäßigerweise sind die Stege vorzugsweise an ihren freien Enden mit sich in Richtung des Ventilsitzes erstreckenden und an diesem anliegenden Auskragungen versehen. Die Anlagefläche zwischen Ventileinsatz und dem entsprechenden Bereich des Ventilsitzes wird somit verringert, was die sich zwischen den Stegen und dem Ventilsitz einstellende Reibung verringert.
In einer weiteren Ausführungsform können die freien Enden der Stege über einen am Ventilsitz anliegenden Kreisring miteinander verbunden sein, was die Stabilität der Stege untereinander erhöht und die Führung des Ventileinsatzes im Ventilsitz verbessert.
Vorteilhafterweise kann das Material des ersten Abschnittes des Ventileinsatzes aus einem anderen Material, vorzugsweise einem elastischen Material, bestehen als das Material des zweiten Abschnittes. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn eine vollständige oder sehr hohe Dichtwirkung zwischen dem Ventileinsatz und dem Ventilsitz gewünscht ist. Es kann aber auch vollständig ausreichen, den gesamten Ventilsatz aus gleichem Material, beispielsweise aus Kunststoff, herzustellen.
Der zuvor beschriebene Ventileinsatz mit seinen entsprechenden Ausgestaltungen kommt vorzugsweise zur Verwendung in einem Steuerventil, insbesondere einem Abschalt- oder Schubumluftventil.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen dabei:
  • Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Steuerventil,
  • Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Ventileinsatzes,
  • Fig. 3a eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Ventileinsatzes. und
  • Fig. 3b eine Schnittansicht der Ausführungsform von Fig. 3a.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 1 handelt es sich um ein Schubumluftventil, welches beispielsweise im Turbolader-Luftkreislauf eingebaut sein kann. Zu diesem Zweck ist das Steuerventil auf der Druckseite, d.h. zwischen dem Abgasturbolader und der Drosselklappe angeordnet und schafft eine Verbindung zu der drucklosen Seite vor dem Abgasturbolader. Das gezeigte Schubumluftventil hat dabei die Aufgabe, den Druck, der sich hinter dem Turbolader zur Drosselklappe hin aufbaut, im Falle eines Schubbetriebes, d.h. bei Reduzierung der Motordrehzahl, wie dies beispielsweise beim Auskuppeln der Fall ist, abzubauen. Zum Druckabbau öffnet sich das Schubumluftventil und leitet den Überdruck zwischen Abgasturbolader und Drosselklappe in den vor dem Turbolader angeordneten Reinluftkanal zurück, wodurch ein kurzfristiger Druckausgleich zwischer der Seite vor dem Turbolader und hinter dem Turbolader entsteht. Der zuvor beschriebene Einsatzzweck solcher Schubumluftventile ist grundsätzlich bekannt. Anhand der Fig. 1 soll nun die erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform eines solchen Schubumluftventils beispielhaft beschrieben werden.
    In bekannter Weise weist dabei das als Schubumluftventil dienende Steuerventil einen Einlaßstutzen 2 und einen Auslaßstutzen 4 auf. Zwischen Einlaßstutzen 2 und Auslaßstutzen 4 ist eine Dichtungseinrichtung angeordnet, die einen an sich bekannten Aufbau aufweist. Die Dichtungseinrichtung besteht dabei aus einem elastischen Dichtungselement in Form einer Membran 6, die auf einem Membranaufnehmer 8 angeordnet ist. Die Membran 6 weist einen Dichtungsrand 10 auf, der auf einem Ventilsitz 12 in der geschlossenen Stellung des Ventils aufliegt. Der Ventilsitz 12 ist dabei als Fortführung des Auslaßstutzens 4 ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. In der Folge ist auch der Dichtungsrand 10 der Membran 6 ringkreisförmig ausgebildet. Oberhalb der Membran 6 und somit abgewandt vom Auslaßstutzen 4 ist die Membran 6 mit einer Schraubenfeder 14 beaufschlagt, wobei die Schraubenfeder 14 mit dem einen Ende am Membranaufnehmer 8 anliegt und mit dem anderen Ende in einem Ventilgehäusedeckel 16. Die Kraft der Schraubenfeder 14 drückt die Membran 6 über den Membranaufnehmer 8 mit ihrem Dichtungsrand 10 auf den Ventilsitz 12. Zur Steuerung der Öffnungsbewegung der Dichtungseinrichtung ist im Gehäusedeckel ein Stutzen 18 angeordnet, an den eine Unterdruckquelle angeschlossen werden kann. Sobald ein Unterdruck in dem von der Membran und dem Gehäusedeckel umschlossenen Bereich anliegt, kann die Dichtungseinrichtung und somit die Membran 6 gegen die Kraft der Schraubenfeder 14 vom Ventilsitz 12 wegbewegt werden, um einen Durchgang zwischen dem Einlaßstutzen 2 und dem Auslaßstutzen 4 zu ermöglichen.
    Zur Führung der Dichtungseinrichtung ist ein Ventileinsatz 20 vorgesehen, der sich in dem als rohrförmigen Ansatzstutzen 22 des Auslaßstutzens 4 ausgebildeten Ventilsitz 12 an dessen Innenwandung bereichsweise abstützt. Der Ventileinsatz 20 ist mit der Membran 6 und dem Membranaufnehmer 8 über eine Niete 24 verbunden. Dazu ist im Bereich zwischen dem einen Ende der Niete 24 und dem Membranaufnehmer 8 ein Ventilteller 26 in dem Membranaufnehmer 8 angeordnet und am anderen freien Ende der Niete 24 befindet sich ein als Zusatzgewicht 28 ausgebildetes Teil, welches im inneren Bereich des Ventileinsatzes 20 gelagert ist. Um die Niete 24 anzuordnen, weisen der Ventilteller 26, der Membranaufnehmer 8, die Membran 6 sowie auch der Ventileinsatz 20 eine entsprechende Ausnehmung auf. Durch das Verbinden der Dichtungseinrichtung mit dem Ventileinsatz 20 über die Niete 24 folgt der Ventileinsatz 20 den Bewegungen der Dichtungseinrichtung, also der Membran 6 und dem Membranaufnehmer 8 gegen die Kraft der Schraubenfeder 14.
    Der Ventileinsatz 20 besteht aus einem, der Membran 6 zugewandten ersten Abschnitt in Form eines ringkreisförmigen Randbereiches 30, der mit seinem äußeren Umfang an dem Innenumfang des Ansatzstutzens 22 anliegen kann oder gering von diesem - einen Ringspalt bildend - beabstandet ist.
    Zur Niete 24 hin ist an den Randbereich 30 ein weiterer, sich radial nach innen erstreckender und mit dem Randbereich 30 einstückig verbundener Kreisring 32 ausgebildet, der in der Mitte eine Ausnehmung für den Durchtritt eines Teiles des Gewichtes 28 und der Niete 24 aufweist. An den Randbereich 30 des ersten Abschnittes des Ventileinsatzes 20 schließen sich in Richtung des Auslaßstutzens 4 erstreckende krallenförmige Arme 34 einstückig an, wobei in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform des Ventileinsatzes 20 drei solche Arme 34 gezeigt sind. Die Arme 34, die auch als krallenförmige Zentrierarme bezeichnet werden können, dienen der Führung des Ventileinsatzes 20 und somit als Führung der elastischen Dichteinrichtung, insbesondere dann, wenn sich die Membran 6 soweit vom Ventilsitz 12 entfernt hat, daß der Randbereich 30 des Ventileinsatzes 20 nicht mehr in Kontakt mit der Innenwandung des Ventilsitzes 12 bzw. des Ansatzstutzens 22 befindet. Als Führungselement sind dazu die freien Enden der Arme 34 mit sich quer zur Längsachse des Auslaßstutzens 4 erstreckenden Auskragungen 36 versehen. Der Randbereich 30 ist so ausgebildet, daß er nicht nur dann, wenn sich die Membran 6 auf dem Ventilsitz 12 befindet, dichtend bzw. teilweise dichtend an der Innenseite des Ansatzstutzens 22 befindet, sondern auch dann, wenn sich die Membran 6 bzw. der Dichtungsrand 10 der Membran 6 vom Ventilsitz 12 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 14 wegbewegt hat. Erst nachdem sich der Dichtungsrand 10 um eine bestimmte Strecke vom Ventilsitz 12 entfernt hat, tritt auch der äußere Umfang des Randbereiches 30 des Ventileinsatzes 20 aus der Innenwandung des Ansatzstutzens 22 heraus und gibt somit den sich zwischen den Armen 34 enstehenden Raum als Strömungsquerschnitt frei.
    Durch diese Ausbildung des Ventileinsatzes 20 wird es verhindert, daß sich sofort nach dem Wegbewegen des Dichtungsrandes 10 vom Ventilsitz 12 eine Strömung einstellt, die aufgrund der dann entstehenden Unterdruckverhältnisse zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Dichtungsrand 10 der Membran 6 ein Zurückschlagen des Dichtungsrandes 10 der Membran 6 auf den Ventilsitz verursachen könnte. Dadurch werden ungewollte Geräuschbildungen durch ein Zurückschlagen des Dichtungsrandes 10 der Membran 6 im anfänglichen Öffnungszustand des Steuerventils verhindert.
    Die Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform des Ventileinsatzes 20, die in diesem Fall vier Arme 34 aufweist, die an ihren freien Enden ebenfalls mit Auskragungen 36, wie in Fig. 1 beschrieben, versehen sind. Der Randbereich 30, der den ersten Abschnitt des Ventileinsatzes 20 bildet, schließt sich direkt an den, die freien Armen 34 bildenden zweiten Abschnitt an. Wie auch zu Fig. 1 beschrieben, ist im Inneren des Dichtungsrandes 30 ein als Kreisring 32 ausgebildeter Abschnitt angeordnet, der in der Mitte eine Öffnung zum Durchtritt der Niete 24 bzw. eines Teil des Gewichtes 28 aufweist. Die den zweiten Abschnitt des Ventileinsatzes 20 bildenden Arme 34 sind in ihrem Querschnitt schmäler als der Querschnitt bzw. die Ringkreisdicke des als hohlförmigen Ringkreiszylinders ausgebildeten und die zusätzliche Dichtung erzeugenden Randbereiches 30. Die Abstände zwischen den einzelnen Armen 34 sind bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel gleich, so daß sich, sobald der äußere Umfang des Randbereiches 30 den Bereich mit der Innenseite des Anlaßstutzens 22 verlassen hat, ein gleichbleibender Strömungsquerschnitt ergibt, egal, wieweit sich der Randbereich 30 vom freien Ende des Ansatzstutzens 22 bzw. vom Ventilsitz 12 wegbewegt. Um den Strömungsquerschnitt abhängig von der Entfernung des Randbereiches 30 vom freien Ende des Ansatzstutzens 22 regulieren zu können, können sich die Abstände zwischen den Armen 34 zum freien Ende der Arme hin gesehen auch vergrößern, indem die Abschnitte beispielsweise trichterförmig ausgebildet sind und ihren größten Abstand im Bereich der freien Ende der Arme 34 haben.
    Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Ventileinsatzes 20, wobei in diesem Ausführungsbeispiel lediglich drei Arme 34 vorhanden sind, die zudem keine Auskragungen aufweisen, sondern im Bereich ihrer freien Enden über einen ununterbrochenen Kreisring 38 miteinander verbunden sind. Während die in den Figs. 1 und 2 gezeigten Arme 34 lediglich mit ihren Auskragungen 36 an der Innenseite des Ansatzstutzens 22 anliegen, sind die Arme in den Fig. 3a und 3b so ausgebildet, daß sie sich in einer Linie mit dem Randbereich 30 befinden, was auch für den äußeren Randbereich des Kreisringes 38 zutrifft. Somit stehen die äußeren Flächen des Randbereiches 30, der Arme 34 und des Kreisringes 34 in Anlage mit dem Innenumfang des Ansatzstutzens 22 und dienen somit insgesamt als Führung.
    Bezugszeichenliste
    2
    Einlaßstutzen
    4
    Auslaßstutzen
    6
    Membran
    8
    Membranaufnehmer
    10
    Dichtungsrand
    12
    Ventilsitz
    14
    Schraubenfeder
    16
    Ventilgehäusedeckel
    18
    Stutzen
    20
    Ventileinsatz
    22
    rohrförmiger Ansatzstutzen
    24
    Niete
    26
    Ventilteller
    28
    Zusatzgewicht
    30
    Randbereich
    32
    Kreisring
    34
    Arme
    36
    Auskragung
    38
    Kreisring

    Claims (11)

    1. Steuerventil, insbesondere zum Abbau eines auf einer Seite des Ventils anstehenden Überdrucks,
      mit einem Ventilgehäuse, welches wenigstens eine Einlaß- (2) und wenigstens eine Auslaßöffnung (4) aufweist,
      einer Dichtungseinrichtung mit einem elastischen Dichtungselement, insbesondere in Form einer Membran (6), die in einer Stellung auf einem Ventilsitz (12) dichtend zwischen Einlaß (2) - und Auslaßöffnung (4) angeordnet ist und die gegen eine auf sie wirkende Kraft (14) vom Ventilsitz (12) wegbewegbar ausgebildet ist,
      und einem mit der Dichtungseinrichtung (6) verbundenen und als Führungselement für die Dichtungseinrichtung (6) dienenden Ventileinsatz (20), welcher in einem ersten Abschnitt (30) im Bereich des Ventilsitzes (12) als zusätzliche Dichtungseinrichtung ausgebildet ist, welche vollständig oder teilweise dichtend ausgebildet ist und in einem zweiten Abschnitt (34, 36) lediglich teilweise am Ventilsitz anliegt.
    2. Steuerventil nach Anspruch 1, bei welchem der erste Abschnitt des Ventileinsatzes mit einem, sich in Richtung seiner Längsachse erstreckenden Randbereich (30) ausgebildet ist, der im Bereich des Ventilsitzes (12) dichtend anliegt oder eine geringere Strömung zulassend, von diesem beabstandet ist.
    3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der erste Abschnitt (30) des Ventileinsatzes (20) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.
    4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der erste Abschnitt (30) des Ventileinsatzes (20) als hohlzylinderförmiger Kreisring ausgebildet ist.
    5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei am freien Ende des ersten Abschnittes (30) des Ventileinsatzes (20) ein sich radial nach innen erstreckender weiterer Kreisring (32) angeordnet ist, dessen Erstreckung in Richtung der Längsachse des Ventileinsatzes (20) geringer ist als die des ersten Abschnittes (30).
    6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der zweite Abschnitt des Ventileinsatzes (20) als sich in Richtung der Längsachse des Ventileinsatzes (20) erstreckende, voneinander beabstandete Stege (34) ausgebildet ist.
    7. Ventileinrichtung nach Anspruch 6, bei welchem der Abstand zwischen den Stegen (34) im Bereich des ersten Abschnitts (30) geringer ist als im Bereich der freien Enden der Stege (34).
    8. Steuerventil nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem die Stege (34) vorzugsweise an ihren freien Enden sich in Richtung des Ventilsitzes (12) erstreckende und im Bereich des Ventilsitzes (12) anliegende Auskragungen (36) aufweisen.
    9. Steuerventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem die freien Enden der Stege (34) über einen im Bereich des Ventilsitzes (12) vorzugsweise anliegenden Kreisring (38) miteinander verbunden sind.
    10. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der erste Abschnitt (30) des Ventileinsatzes (20) aus einem anderen Material, vorzugsweise einem elastischen Material, besteht als der zweite Abschnitt (34).
    11. Ventileinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einem Steuerventil, insbesondere einem Abschalt - oder Schubumluftventil.
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